Skala UF/DF-Pemodelan Bawah dengan Kaset Saluran Skrin Alternatif
Apakah yang perlu dilakukan jika ruang reka bentuk yang ditubuhkan semasa pencirian proses adalah sama ada lebih luas atau lebih sempit daripada julat parameter operasi yang digunakan untuk pembuatan kumpulan percubaan klinikal Fasa III?
Ⅰ. Analisis Masalah
Pertimbangan:Soalannya berkenaan dengan keterwakilan model-turun skala untuk proses ultraturasan/diafiltrasi (UF/DF). Memandangkan kaset ultraturasan saluran skrin C-dengan saiz liang yang diperlukan/MWCO tidak tersedia, kaset ultraturasan saluran skrin A-dirancang untuk digunakan sebagai pengganti. Persoalan utamanya ialah sama ada kaset skrin A-boleh berfungsi sebagai model skala-yang mewakili.
Untuk menjawab soalan ini, pertama sekali kita perlu memahami sama ada terdapat perbezaan antara kaset ultraturasan dengan reka bentuk saluran skrin yang berbeza dan apakah kesan perbezaan ini terhadap proses UF/DF.
1. Pemilihan Jenis Saluran Skrin Berbeza dalam Kaset Ultrafiltrasi
Mengenai pengetahuan tentang jenis saluran skrin yang berbeza dalam kaset ultraturasan, penerangan terperinci disediakan dalam (Dokumen 1: Proses Ultraturasan/Diafiltrasi Pembangunan Aplikasi Kepekatan/Kelikatan Tinggi):
Pada masa ini kami menawarkan empat skrin berbeza: (A, C, D dan V) dalam julat format kaset Pellicon®.
Skrin: Skrin ketat yang digunakan untuk larutan protein cair atau larutan kelikatan rendah. Jalinan yang ketat tidak sesuai untuk larutan protein yang sangat pekat kerana penurunan tekanan tidak dapat diterima tinggi pada kelikatan yang lebih besar. Walau bagaimanapun, skrin ini biasanya memberikan prestasi fluks yang unggul.
Skrin C:Skrin kasar yang digunakan untuk aliran produk dengan kelikatan sehingga 15 cP. Skrin C memberikan prestasi fluks yang baik tetapi penurunan tekanan melebihi had penggunaan apabila kelikatan meningkat.
Skrin V: Skrin C yang digantung. Skrin V memberikan penurunan tekanan yang lebih rendah daripada skrin C, tetapi prestasi fluks jauh lebih rendah berbanding skrin C.
skrin D: Skrin baharu ini mempunyai jaringan yang lebih kasar dan anyaman yang diubah berbanding skrin C standard. Ia direka untuk menawarkan penurunan tekanan yang lebih rendah tanpa penalti prestasi fluks besar yang ditemui apabila menggunakan teknologi skrin yang digantung.
Berdasarkan penerangan di atas tentang jenis skrin yang berbeza dan maklumat yang tersedia secara umum, ciri-ciri saluran skrin yang berbeza boleh diringkaskan seperti berikut:
2. Kesan Jenis Saluran Skrin Berbeza pada Proses UF/DF
Berdasarkan huraian di atas, boleh disimpulkan secara munasabah bahawa jenis saluran skrin yang berbeza secara langsung mempengaruhi prestasi proses UF/DF:
Dinamik bendalir dan daya ricih:
Kerana struktur skrin (mesh) menentukan corak aliran bendalir merentasi permukaan membran, serta tahap pergolakan dan daya ricih yang terhasil yang dihasilkan.
Kecekapan pemindahan jisim:
Jenis skrin mempengaruhi polarisasi kepekatan dan kawalan kekotoran membran.
Prestasi proses:
Seperti fluks akhir, kadar pengekalan dan kualiti produk (cth, pengagregatan teraruh ricih-).
(Rujukan 2: "Kesan ricih teraruh saluran-ke atas biologi semasa diafiltrasi ultrafiltrasi (UF/DF), 2016")menunjukkan kesan daya ricih yang disebabkan oleh reka bentuk saluran skrin yang berbeza terhadap kualiti produk biofarmaseutikal seperti antibodi monoklonal dan protein gabungan.
Dalam kajian ini, di bawah keadaan pengeluaran piawai bagi fluks suapan tetap (300 LMH) dan tekanan transmembran (1.4 bar), modul membran daripada tiga pengeluar-MilliporeSigma, Pall dan NovaSep-telah dinilai, termasuk skrin sederhana, skrin penggantungan-cahaya dan-konfigurasi saluran terbuka. Empat biologi yang mewakili, termasuk-IgG4 sensitif ricih,-IgG1 tahan ricih dan protein gabungan, telah digunakan sebagai sampel ujian. Kaedah analisis seperti ujian kebolehturasan SEC, MFI, DLS dan Vmax telah digunakan untuk menilai secara sistematik prestasi hidraulik reka bentuk saluran yang berbeza dan kesannya terhadap kualiti produk.
Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa struktur saluran (skrin) secara langsung menentukan intensiti ricih dan kecekapan pemindahan jisim. Saluran skrin sederhana mempamerkan pekali pemindahan jisim tertinggi; bagaimanapun, kedua-dua tegasan ricih dinding dan tegasan ricih jumlah telah meningkat dengan ketara. Sebaliknya, konfigurasi-saluran terbuka (tanpa skrin) menjana tegasan ricih paling rendah, tetapi mengalami prestasi pemindahan jisim yang sangat lemah, memerlukan kitaran peredaran semula yang berlebihan dan menghasilkan kecekapan proses yang rendah. Saluran skrin gantungan ringan (Pellicon D) menunjukkan prestasi keseluruhan yang terbaik. Pekali pemindahan jisimnya hanya 22% lebih rendah daripada skrin sederhana, namun 260% lebih tinggi daripada reka bentuk saluran-terbuka. Sementara itu, jumlah tegasan ricihnya adalah yang paling rendah antara semua konfigurasi, iaitu hanya 1120 Pa. Dari segi kualiti produk,-protein sensitif ricih yang diproses menggunakan skrin sederhana menunjukkan peningkatan 78%–186% dalam agregat larut, bersama-sama dengan peningkatan ketara dalam sub{14}}zarah kelihatan. Nilai Vmax untuk penapisan pensterilan 0.2 μm adalah sangat rendah, menunjukkan kekotoran membran yang teruk dan kebolehturasan yang lemah. Sebaliknya, sampel yang diproses dengan saluran skrin gantungan ringan menunjukkan hanya peningkatan 0%–25% dalam pengagregatan, paras zarah berkurangan dengan ketara dan peningkatan 3–18× dalam prestasi penapisan. Kajian kepekatan kepekatan tinggi-lebih lanjut mengesahkan bahawa saluran skrin ampaian ringan mengekalkan tekanan transmembran yang stabil dan boleh mencapai kepekatan melebihi 200 g/L dengan mudah. Sebagai perbandingan, saluran skrin sederhana mempamerkan peningkatan tekanan yang mendadak pada kepekatan tinggi, menjadikannya sukar untuk mencapai kepekatan sasaran dan mengakibatkan kualiti produk yang terdegradasi.
(Rujukan 3: "Tingkah laku ultraturasan adeno rekombinan-vektor virus berkaitan yang digunakan dalam terapi gen", 2021)membandingkan kesan reka bentuk saluran skrin C-dan D{1}} pada proses UF/DF vektor AAV.
Keputusan menunjukkan bahawa apabila skrin D-digunakan, tekanan transmembran kritikal (TMP) lebih rendah dan purata fluks dikurangkan sebanyak 14%.
Rajah. 2C mempersembahkan fluks berbanding data TMP menggunakan membran 30 kDa dengan skrin "D". Skrin D atau skrin V tidak akan sesuai untuk penapisan ultra aliran suapan kelikatan rendah dalam kerja ini. Kerja lepas oleh kumpulan kami telah menggunakan saluran yang disaring ini untuk antibodi monoklonal berkepekatan tinggi dan protein gabungan Fc-[13,33]. Untuk AAV2 dengan peranti skrin "D", TMP kritikal dicapai pada TMP yang lebih rendah berbanding dengan peranti skrin "C" yang ditunjukkan dalam Rajah. 2A. Selaras dengan jangkaan teori, fluks dengan peranti skrin "D" secara purata 14% lebih rendah pada kadar aliran suapan Q=350 L/j/m2 dan Q=500 L/j/m2 (p < 0.05) berbanding dengan peranti skrin "C", tetapi tiada perbezaan antara skrin "C" (RC2B) peranti (kadar aliran suapan) (RC2B) (RC2B) dan skrin "RC2B" suapan.=120 L/j/m2 (p > 0.05) (Rajah. 2C).
ⅡCadangan pelaksanaan:
Oleh itu, boleh disimpulkan bahawa jenis skrin ialah faktor kritikal yang mempengaruhi prestasi proses dan kualiti produk, dan mesti dipertimbangkan dengan betul dalam model-ke bawah. Sehubungan itu, sebagai tindak balas kepada pertanyaan, jika kaset membran skrin C-yang serupa tidak tersedia, adalah tidak wajar untuk hanya melakukan penggantian terus berdasarkan "saiz liang yang sama tetapi jenis skrin yang berbeza," seperti menggantikannya dengan kaset membran skrin A-.
Penggantian langsung (iaitu, menggunakan parameter operasi yang sama) secara amnya tidak mewakili, terutamanya dalam kes berikut:
· Apabila produk sensitif ricih-(cth, antibodi monoklonal, protein gabungan, vektor virus).
· Apabila ramalan tepat tentang-prestasi proses berskala besar diperlukan, termasuk fluks, masa penapisan dan tingkah laku mengotori.
· Apabila kajian pencirian proses dijalankan untuk menentukan ruang reka bentuk parameter proses kritikal (CPP), seperti tekanan transmembran (TMP) dan halaju aliran silang.
Kemudian adakah pilihan alternatif lain yang sesuai atau langkah pelaksanaan? Selepas perbincangan, pasukan Xingchen mengesyorkan pendekatan berikut:
1．Kenal pasti kaset membran alternatif yang setara secara fungsi
Ini melibatkan mengenal pasti-kaset membran berskala kecil daripada pembekal lain yang mempamerkan ciri hidrodinamik yang serupa, terutamanya tingkah laku ricih.
Adalah disyorkan untuk berunding dengan pembekal kaset membran ultraturasan dan meminta produk skala-makmal yang direka bentuk berdasarkan prinsip yang serupa dan mempamerkan dinamik aliran yang setanding dengan kaset saluran skrin C-yang digunakan dalam pengeluaran.
Parameter utama kaset calon hendaklah dibandingkan dengan kaset skrin C-sasaran, termasuk ketinggian saluran (atau diameter hidraulik), struktur skrin (cth, jenis skrin), bahan membran dan saiz liang, kerana faktor ini menentukan daya ricih yang dijana dalam kaset ultraturasan.
2.Gunakan kaset skrin A-dan beri pampasan untuk perbezaan hidrodinamik dengan melaraskan parameter pengendalian
Secara teorinya, konfigurasi skrin A-lazimnya mempunyai saluran aliran yang lebih ketat daripada skrin C-, yang mungkin mengakibatkan tegasan ricih yang lebih tinggi. Oleh itu, perbezaan ricih antara kedua-dua sistem di bawah kadar aliran suapan yang sama harus dianggarkan melalui pengiraan atau simulasi dinamik bendalir pengiraan (CFD).
Kadar aliran suapan (Q) sistem skrin-skala A-kecil kemudiannya hendaklah dilaraskan supaya tegasan ricih yang dijana pada permukaan membran sepadan dengan tegasan ricih yang dihasilkan oleh sistem skrin-skala C-besar di bawah keadaan aliran pengendalian sasaran.
Di bawah keadaan ricih terlaras, jalankan eksperimen berskala kecil-untuk mengukur penunjuk prestasi utama seperti fluks dan kadar pengekalan. Keputusan ini kemudiannya harus dibandingkan dengan data sejarah atau data percubaan selari daripada sistem skrin-skala C-besar untuk mengesahkan keupayaan ramalannya.
3.Fokus pada aspek tertentu dan wujudkan model skala perwakilan yang dikurangkan-turun
Jika fokus pencirian proses bukan pada produk sensitif ricih-, atau jika objektif utama adalah untuk menilai ciri pengekalan membran dan bukannya hidrodinamik, maka kesan perbezaan skrin mungkin agak kecil.
Oleh itu, adalah perlu untuk menunjukkan bahawa, dalam skop kajian anda, jenis skrin bukanlah sumber kebolehubahan yang kritikal. Contohnya, jika objektif utama adalah untuk menyiasat kesan pemotongan berat molekul membran-off (MWCO) pada pengekalan protein sasaran dan proses itu beroperasi dalam keadaan ricih-rendah, maka menggunakan skrin A-untuk pemeriksaan awal mungkin boleh diterima.
Walau bagaimanapun, perlu diakui bahawa sebarang kajian seterusnya yang melibatkan fluks, kekotoran, masa kepekatan atau pengagregatan produk mungkin berat sebelah disebabkan oleh perbezaan jenis skrin.
